JP4854728B2

JP4854728B2 - 液晶表示パネルの製造方法及び装置

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Publication number: JP4854728B2
Application number: JP2008503696A
Authority: JP
Inventors: 義久黒崎; 順二富田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: US8081290B2; US20090009707A1; TW200734728A; JPWO2007102197A1; WO2007102197A1

Description

本発明は、一対の基板が所定の間隔を保って対向してセル空間を形成し、セル空間内に液晶が注入されている液晶表示パネルの製造方法及び装置に関する。

近年、液晶材料を用いた液晶表示素子が日々の生活に深く浸透している。液晶表示素子を形成する方式としては、ＴＮ型液晶方式、ＳＴＮ型液晶方式、ＴＳＴＮ型液晶方式等の様々なタイプの方式が用いられている。方式が異なっても、液晶表示素子を製造するためには、透明電極が形成された一対のガラス基板を貼り合わせ、一対のガラス基板間に形成された表示セル内に液晶を注入して液晶表示パネルを形成し、この液晶表示パネルを加工して、液晶表示素子を製造する。
特開２００２−２８７１５７号公報特許第２５１１３４１号公報特開平０５−２６５０１４号公報特開平０７-３１８９５７号公報特開平０８−２０１７４７号公報

しかしながら、従来の製造方法では、一対のガラス基板の一方のガラス基板にシール剤を塗布し、他方のガラス基板を対向させ、両側から物理的に加圧することにより、一対のガラス基板を貼り合わせ固定している。

一対のガラス基板を両側から物理的に加圧する方法では、ガラス基板内での加圧力の不均一が避けられず、このため表示セルのギャップの不均一を招くという問題があった。また、ガラス基板上にパーティクル等の異物があると、加圧によりガラス基板が損傷するという問題があった。液晶表示素子の薄型化により、上述した問題は一層深刻なものとなっている。

ガラス基板の代わりにプラスチック基板を用いる場合には、一対のプラスチック基板を両側から物理的に加圧する方法では、プラスチック基板上にパーティクル等の異物があると、加圧によりプラスチック基板が変形するという問題があった。また、液晶を注入する際に、表示セル内の空気が膨張することにより、プラスチック基板が変形して貼り合わせ部位が剥離するという問題があった。

本発明の目的は、一対の基板を均一に加圧して良好に貼り合わせ固定することができる液晶表示パネルの製造方法及び装置を提供することにある。

本発明の一観点によれば、一対の基板の少なくとも一方にセル領域を囲むようにシール剤を塗布する工程と、前記一対の基板を所定の間隔を保って対向させてセル空間を形成する工程と、前記一対の基板間の少なくとも一方の基板に形成された開口からセル空間内部を減圧することにより、前記一対の基板を貼り合わせ固定する工程と、前記セル空間内に液晶を注入する工程とを有することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、一対の基板の少なくとも一方にセル領域を囲むようにシール剤が塗布された一対の基板を前記セル空間を挟んで対向するように保持する保持手段と、前記保持手段により保持された前記一対の基板間のセル空間内部を減圧することにより、前記一対の基板を貼り合わせ固定する固定手段と、前記一対の基板間の前記セル空間内に液晶を注入する注入手段とを有することを特徴とする液晶表示パネルの製造装置が提供される。

本発明によれば、一対の基板の少なくとも一方にセル領域を囲むようにシール剤を塗布し、一対の基板を所定の間隔を保って対向させてセル空間を形成し、一対の基板間の少なくとも一方の基板に形成された開口からセル空間内部を減圧することにより、一対の基板を貼り合わせ固定し、セル空間内に液晶を注入するようにしたので、一対の基板を均一に加圧して良好に貼り合わせ固定することができる。

本発明の第１実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その１）である。本発明の第１実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その２）である。本発明の第１実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その３）である。本発明の第２実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その１）である。本発明の第２実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その２）である。本発明の第２実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その３）である。本発明の第２実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その４）である。本発明の第２実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その５）である。

符号の説明

１０…ガラス基板（プラスチック基板）
１２…ガラス基板（プラスチック基板）
１３…開口
１４…セル領域
１６…スペーサ
１８…シール剤
２０…液晶表示パネル
２２、２４…保持板
２４ａ…管
２３、２５…シリコンゴム
２６…注入手段
２８…液晶
３０…貫通孔
３２…パイプ
３２ａ…スリット
３２ｂ…開口
３４…パッキン
３６…液晶注入用２方コック
３８…真空吸引用２方コック
４０…ネジ
４２…液晶受け皿
４３…逆止弁
４４…恒温槽
４５…接続口
４６…注入手段
４８…液晶
５０…恒温槽
５２…接続口

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による液晶表示パネルの製造方法について図１乃至図３を用いて説明する。

図１は本実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その１）であり、図２は本実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その２）であり、図３は本実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その３）である。

まず、図１（ａ）に示すように、一対のガラス基板１０、１２を用意する。ガラス基板１０、１２は、例えば、厚さ０．２ｍｍ、縦８０ｍｍ、横１００ｍｍの大きさである。

一方のガラス基板１０に、セルを形成するセル領域１４内にスペーサ１６を散布する。スペーサ１６は、２枚のガラス基板１０、１２を対向させたときに、セル領域１４内で均一に所定の距離を保たせるために散布するものである。スペーサ１６は、図１（ａ）に示すように、例えば５．０μｍφの球形であるが、他の形状でもよい。

他方のガラス基板１２に、セル領域１４を囲むようにシール剤１８を塗布する。セル領域１４は、例えば、縦６０ｍｍ、横８０ｍｍの方形形状の領域１４ａに、後述する真空吸引や液晶注入のための付加領域１４ｂが設けられている。付加領域１４ｂは、例えば、縦１５ｍｍ、横１０ｍｍの方形形状である。

ガラス基板１２の付加領域１４ｂのほぼ中央には、例えば、４ｍｍ径の開口１３が形成されている。

シール剤１８としては、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂や、アクリル系の光硬化性樹脂等を用いる。

次に、図１（ｂ）に示すように、ガラス基板１０にガラス基板１２をあわせて液晶表示パネル２０を形成する。この状態では、ガラス基板１０上にガラス基板１２を位置合わせして仮に載置しただけであり、一対のガラス基板１０、１２が完全に貼り合わせ固定されてはいない。

次に、図２（ａ）に示すように、この状態の液晶表示パネル２０を２枚用意し、図２（ｂ）に示すように、２枚の液晶表示パネル２０の付加領域１４ｂの部分を２枚の保持板２２、２４で挟む。保持板２４には真空吸引用の管２４ａが設けられている。管２４ａは真空ポンプ（図示せず）に接続されている。保持板２２、２４の対向する側の面の外周にはシリコンゴム２３、２５が設けられている。

図３（ａ）は、２枚の保持板２２、２４で液晶表示パネル２０を挟んだ状態（図２（ｂ））の断面を示す図である。一対のガラス基板１０、１２がスペーサ１６を介して対向し、セル領域１４がシール剤１８により密閉状態になっている。

一方、図３（ａ）に示すように、保持板２２、２４により保持した液晶表示パネル２０との間の空間も、シリコンゴム２３、２５により密閉状態となっている。この密閉状態の空間は、付加領域１４ｂにおいてガラス基板１２に形成された開口１３を介して、ガラス基板１０、１２間の密閉状態となったセル領域１４と通じている。

この状態で、真空ポンプ（図示せず）により管２４ａから真空吸引すると、保持板２２、２４間の空間からガラス板１２の開口１３を介して、セル領域１４のセル空間内が減圧される。これにより、ガラス基板１０、１２の面に大気圧が印加され、ガラス基板１０、１２が貼り合わせ固定される。

ガラス基板１０、１２は、セル領域１４内部が減圧されることにより、大気圧により均一に加圧されるので、従来のような表示セルのギャップの不均一や、ガラス基板の損傷等の問題が発生することはない。

このとき、シール剤１８としては熱硬化性樹脂を用いた場合には、全体を恒温槽（図示せず）にて加熱してシール剤１８を硬化する。

また、シール剤１８として光硬化性樹脂を用いた場合には、外部から全体に光を照射してシール剤１８を硬化する。

次に、ガラス基板１０、１２が貼り合わせ固定されると、図３（ｂ）に示すように、減圧したままの状態で、ガラス基板１２の開口１３に、注入手段２６により、例えば、０．１ｃｃの液晶２８を滴下して、開口１３を液晶２８により覆う。

次に、真空ポンプ（図示せず）による真空吸引を停止すると、保持板２２、２４間の空間の減圧が解除される。このとき、セル領域１４は減圧状態であるので、図３（ｃ）に示すように、ガラス基板１２の開口１３を覆っている液晶２８が開口１３からセル領域１４内に注入される。

これにより、一対のガラス基板１０、１２が所定の間隔を保って対向してセル空間を形成し、セル空間内に液晶２８が注入された液晶表示パネル２０が完成する。

その後、液晶表示パネル２０の付加領域１４ｂ側を切断し、周辺回路等を設けて、液晶表示素子として完成する。これらの工程の詳細については説明を省略する。

このように、本実施形態によれば、ガラス基板に大気圧が印加されるので、ガラス基板に均一な外力が印加され、従来のような表示セルのギャップの不均一や、ガラス基板の損傷等の問題が発生することがなく、良好にガラス基板を貼り合わせ固定することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による液晶表示パネルの製造方法について図４乃至図８を用いて説明する。

図４は本実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その１）であり、図５は本実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その２）であり、図６は本実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その３）であり、図７は本実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その４）であり、図８は本実施形態による液晶表示パネルの製造方法の工程図（その５）である。

本実施形態による液晶表示パネルの製造法は、第１実施形態と基本的な方法は同じであるが、多数枚の液晶表示パネルと同時に形成できるようにした点に特徴がある。

まず、図４（ａ）に示すように、一対のガラス基板１０、１２を用意する。一方のガラス基板１０に、セルを形成するセル領域１４内にスペーサ１６を散布し、他方のガラス基板１２に、セル領域１４を囲むようにシール剤１８を塗布する。ガラス基板１２のセル領域１４の付加領域１４ｂには開口が形成されていない。

次に、図４（ｂ）に示すように、ガラス基板１０にガラス基板１２をあわせて液晶表示パネル２０を形成する。この状態では、ガラス基板１０上にガラス基板１２を位置合わせして仮に載置しただけであり、一対のガラス基板１０、１２が完全に貼り合わせ固定されてはいない。

次に、図４（ｃ）に示すように、セル領域１４の付加領域１４ｂの中央に、ガラス基板１０、１２を貫通する、例えば、４ｍｍ径の貫通孔３０を形成する。なお、ガラス基板１０、１２の付加領域１４ｂの中央の同じ位置に予め開口を形成しておき、ガラス基板１０、１２の開口が一致するように位置合わせして貫通孔３０としてもよい。

次に、図５（ａ）に示すように、この状態の液晶表示パネル２０を複数枚用意し、これら液晶表示パネル２０の貫通孔３０が一致するように配置し、パイプ３２を貫通孔３０に貫通させて、図５（ｂ）に示すように、複数枚の液晶表示パネル２０を連結する。

パイプ３２は、例えば、ステンレスにより形成され、外径３．０ｍｍ径、内径２．５ｍｍ径の円筒形状をしており、図５（ａ）に示すように、その側面に、例えば、幅１．０ｍｍ、長さ１０ｍｍのスリット３２ａが形成されている。スリット３２ａの代わりに、図５（ａ）に示すように、パイプ３２の側面に、例えば、１．０ｍｍ径の複数の開口３２ｂを、長さ１０ｍｍにわたって分布するように形成してもよい。

液晶表示パネル２０が連結されたときに互いに接触して破損するのを防止するため、液晶表示パネル２０間の連結部にリング状のパッキン３４を挟むようにする。パッキン３４は、例えば、シリコンゴムにより形成され、厚さ１．０ｍｍ、外径７．０ｍｍ径、内径４．０ｍｍ径のドーナッツ形状をしている。

図５（ａ）に示すように、パイプ３２の端部には液晶注入用の２方コック３６が予め設けられ、別途、真空吸引用の２方コック３８が設けられている。パイプ３２を液晶表示パネル２０の貫通孔３０に貫通させて、その端部の真空吸引用の２方コック３８に連結する。

図６に、複数の液晶表示パネル２０の連結部分の詳細な構造を示す。複数の液晶表示パネル２０の貫通孔３０がパイプ３２により貫通され、ネジ４０により締め付けられ、パッキン３４を挟んで連結されている。

パイプ３２の一端には液晶注入用の２方コック３６が設けられ、他端には真空吸引用の２方コック３８が設けられている。液晶注入用の２方コック３６には液晶受け皿４２が設けられている。真空吸引用の２方コック３８には逆止弁４３が設けられている。

本実施形態においても、各液晶表示パネル２０では、一対のガラス基板１０、１２がスペーサ１６を介して対向し、セル領域１４がシール剤１８により密閉状態になっている。

一方、２方コック３６とネジ４０との間の各液晶表示パネル２０の貫通孔３０の空間は、セル領域１４に通じており、パッキン３４により密閉状態となっている。この貫通孔３０の空間には、スリット３２ａ付きのパイプ３２が貫通していて、パイプ３２の一端には２方コック３６が接続され、他端には２方コック３８が接続されている。

このため、２方コック３６、３８とは、パイプ３２からスリット３２ａを介し、パイプ３２外側の貫通孔３０の空間を介して、セル領域１４に通じている。

次に、図７（ａ）に示すように、連結した液晶表示パネル２０を、恒温槽４４に入れ、真空吸引用の２方コック３８を、恒温槽４４の接続口４５に接続する。続いて、図７（ｂ）に示すように、真空吸引用の２方コック３８を開き、液晶注入用の２方コック３６を閉じた状態で、接続口４５から真空ポンプ（図示せず）により真空吸引する。

この状態で、真空ポンプ（図示せず）により接続口４５から真空吸引すると、真空吸引用の２方コック３８、パイプ３２、スリット３２ａ、パイプ３２外側の貫通孔３０の空間を介して、セル領域１４が減圧される。これにより、ガラス基板１０、１２の面に大気圧が印加され、ガラス基板１０、１２が貼り合わせ固定される。

このとき、シール剤１８としては熱硬化性樹脂を用いている場合には、恒温槽４４を、例えば１６０℃の温度に加熱してシール剤１８を硬化する。

なお、シール剤１８として光硬化性樹脂を用いた場合には、外部から全体に光を照射してシール剤１８を硬化する。

次に、ガラス基板１０、１２が貼り合わせ固定されると、液晶注入用の２方コック３６を閉じたままで、真空吸引用の２方コック３８を閉じ、恒温槽４４から、連結された液晶表示パネル２０を取出す。

次に、図８（ａ）に示すように、液晶注入用の２方コック３６の液晶受け皿４２に、注入手段４６により、例えば、１ｃｃの液晶４８を滴下する。このとき、液晶注入用の２方コック３６を閉じたままである。そして、連結した液晶表示パネル２０を、液晶注入用の温度、例えば７０℃の温度に保った別の恒温槽５０内に入れ、真空吸引用の２方コック３８を、恒温槽５０の接続口５２に接続する。

次に、図８（ｂ）に示すように、液晶注入用の２方コック３８を開くと、セル領域１４は減圧状態であるので、液晶受け皿４２に滴下された液晶４８が、２方コック３６、パイプ３２、スリット３２ａ、パイプ３２外側の貫通孔３０の空間を介して、セル領域１４内に注入される。

これにより、一対のガラス基板１０、１２が所定の間隔を保って対向してセル空間を形成し、セル空間内に液晶４８が注入された複数の液晶表示パネル２０が一度に完成する。

その後、各液晶表示パネル２０の付加領域１４ｂ側を切断し、周辺回路等を設けて、液晶表示素子として完成する。これらの工程の詳細については説明を省略する。

このように、本実施形態によれば、ガラス基板に大気圧が印加されるので、ガラス基板に均一な外力を印加して、良好にガラス基板を貼り合わせ固定することができると共に、多数の液晶表示パネルを効率的に製造することができる。

［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、ガラス基板を用いた液晶表示パネルを製造する場合に本発明を適用したが、ガラス基板の代わりにプラスチック基板等の他の材料の基板を用いた液晶表示パネルを製造する場合に本発明を適用してもよい。

本発明による液晶表示パネルの製造方法は、一対の基板を大気圧により均一に加圧して良好に貼り合わせ固定することができ、従来のような表示セルのギャップの不均一や、ガラス基板の損傷等の問題を回避することができるものであり、液晶表示素子の信頼性を向上するうえで極めて有用である。

Claims

一対の基板の少なくとも一方にセル領域を囲むようにシール剤が塗布され、前記一対の基板間のセル空間に通じ、前記一対の基板を貫通する貫通孔が形成され、前記一対の基板がセル空間を挟んで対向するパネルを形成する工程と、
複数枚のパネルを各パネルの貫通孔が合致するように並べ、前記貫通孔に、側面に開口が形成されたパイプを挿入する工程と、
前記パイプの一端を閉じ、前記パイプの他端から真空吸引して、前記パイプの前記開口を介して、前記複数枚のパネルの前記貫通孔から前記複数枚のパネルのセル空間内部を減圧することにより、前記各パネルの前記一対の基板を貼り合わせ固定する工程と、
前記パイプの他端を閉じ、前記パイプの一端に液晶を供給することにより、前記パイプの前記開口を介して、前記複数枚のパネルの前記貫通孔から前記各パネルのセル空間内部に液晶を注入する工程と
を有することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
請求項１記載の液晶表示パネルの製造方法において、
前記パイプの開口は、前記パイプの側面に形成され、並べられた前記複数枚のパネル全体の厚さに相当する長さのスリットである
ことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
請求項１記載の液晶表示パネルの製造方法において、
前記パイプの開口は、前記パイプの側面に形成され、並べられた前記複数枚のパネル全体の厚さに相当する長さに分布する複数の孔である
ことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶パネルの製造方法において、
前記シール剤は、熱硬化性樹脂からなり、
前記貼り合わせ固定する工程において、前記シール剤を硬化するために加熱する
ことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶パネルの製造方法において、
前記シール剤は、光硬化性樹脂からなり、
前記貼り合わせ固定する工程において、前記シール剤を硬化するために光を照射する
ことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
一対の基板の少なくとも一方にセル領域を囲むようにシール剤が塗布され、前記セル領域を貫通する貫通孔が形成されたパネルを保持する保持手段であって、複数枚のパネルの前記貫通孔に、側面に開口が形成されたパイプを挿入して、前記複数枚のパネルを保持する保持手段と、
前記パイプの一端を閉じ、前記パイプの他端から真空吸引して、前記パイプの前記開口を介して、前記複数枚のパネルの前記貫通孔から前記複数枚のパネルのセル空間内部を減圧することにより、前記各パネルの前記一対の基板を貼り合わせ固定する固定手段と、
前記パイプの他端を閉じ、前記パイプの一端に液晶を供給することにより、前記パイプの前記開口を介して、前記複数枚のパネルの前記貫通孔から前記各パネルのセル空間内部に液晶を注入する注入手段と
を有することを特徴とする液晶表示パネルの製造装置。